燃燃联合动力装置半物理仿真方法及试验研究

为准确有效地对燃-燃联合动力（Combined gas turbine and gas turbine,COGAG）装置的运行特性和控制方法进行研究,设计了一种半物理仿真方法。建立了具备实时求解能力的燃气轮机模型作为代理模型,采用模型驱动电机的方法等效代替燃气轮机,将电机与传动装置及负载进行机械连接,组成半物理仿真试验台。对转子动力学特性相似原理进行研究,证明了半物理仿真方法的合理性。基于建立的试验台对COGAG系统的并车及负荷分配过程进行了研究,研究结果表明：设计的半物理仿真方法可以实现对COGAG系统的并车过程以及不同比例负荷分配过程的控制,当使两台燃气轮机各承担50%负荷时,双机功率的平均不平衡度为2.7%,验证了半物理仿真方法的有效性。     

全燃动力装置特性仿真研究

本文利用模块化建模原理,建立了同机并车的全燃动力装置(COGAG)各组成部件的数学模型。利用MINIS仿真系统和C 语言建立各模型的仿真程序,建立全燃动力装置仿真系统。利用该仿真系统对全燃动力装置的动态过程(包括起动、停机、加减速等工况)进行了仿真研究,为设计、论证和优化全燃动力装置提供了重要的依据。     

直喷式柴油机主燃期量化研究

在采集了大量数据的基础上,用本文提出的基于K-L变换的GMDH改进方法建立了柴油机主燃期平均燃烧速率的数学模型.研究结果表明,所建模型具有较好的模型精度和计算稳定性.此种建模方法对柴油机燃烧过程的建模有一定意义.     

蒸-燃联合循环与燃-燃联合循环的模拟和对比

蒸汽-燃气联合循环装置由于其较高的发电效率而被广泛应用于各大、中型电厂。然而,在微小型燃气-蒸汽发电装置中,蒸汽轮机的应用无疑使得装置体积和成本费用大增。因此,本文提出在小型分布式发电装置中,采用环境压力吸热燃气轮机循环（APGC）装置来替代蒸汽轮机装置吸收燃气轮机排出的废气能量,组成燃-燃联合循环,增加系统本身的做功能力和效率,达到节能、减少燃料消耗的目的。本文从热力学第一定律和第二定律出发,基于ASPENPLUS软件分别建立了燃-燃联合循环、蒸-燃联合循环模型,比较分析了两种循环装置在能量质量和数量上的利用程度。结果表明：燃-燃联合循环装置的效率较高,这在要求能源高效利用的今天具有一定的理论意义。     

基于模型的发动机空燃比控制策略研究与仿真

空燃比的精确控制是现代车用汽油机控制最为关键的技术。发动机平均值模型由于其模型简单、计算时间短、使用方便,且能满足控制设计的要求而被广泛应用。基于模型的空燃比控制技术是当前国内外研究的热点。在建立某型汽油发动机空燃比平均值数学模型的基础上设计了稳态工况下模糊自适应PID控制器,并与传统的PID控制器空燃比控制效果进行了对比。设计了瞬态工况下燃油前馈补偿控制器并进行仿真。仿真结果表明在稳态工况下模糊自适应PID控制策略不仅能够满足实际控制需要,而且比传统的PID控制策略控制效果更好。前馈补偿控制策略能满足瞬态工况下空燃比的控制要求。     

大功率船用中速气体机空燃比控制技术研究

基于某型大功率船用气体发动机开展空燃比控制技术研究。首先通过一维仿真计算确定各负荷下的目标空燃比,以及空燃比控制方式的转换临界点;然后通过台架试验对适合该型气体机的空燃比控制技术进行研究和验证。研究表明:采用节气门配合旁通阀的空燃比控制技术能够满足该型发动机稳态和动态空燃比控制的性能要求。     

余热锅炉补燃装置的研究

介绍了燃-蒸联合循环余热锅炉补燃装置的分类及布置形式。分析了燃用气体燃料的内置式补燃装置的设计及结构特点,给出了补燃装置重要参数的计算方法及补燃系统的构成。提出了理论氧气消耗量的计算修正公式,指出了影响最大补燃量的主要因素,给出了最大补燃燃料量的计算方法和计算公式,对余热锅炉补燃装置设计、选型及余热锅炉设计具有指导意义。     

基于模型的怠速空燃比PID控制策略的研究

本文借助于车载动态实验数据,采用系统辨识的方法建立喷气脉宽与空燃比之间的动态模型.在此基础上应用位置式和增量式两种PID控制策略进行反馈控制.仿真结果表明,尽管位置式PID反馈控制输出很快收敛到设定理论空燃比,并维持在理论空燃比,但考虑到其每次输出均与过去的状态有关,并对空燃比偏差进行累加,在实际使用时有可能引发重大事故;而离散增量式PID控制算法不但对控制目标的调节时间短,而且对扰动具有更好的鲁棒性,控制精度较高.     

基于RBF神经网络的电喷天然气发动机空燃比控制

电喷天然气发动机空燃比在工况突变时会剧烈波动,为提高控制精度,使用RBF神经网络和前馈PID控制算法相结合,由当前工况决定燃料基本喷射量,再由RBF神经网络预测的空燃比信号传递给PID控制器进行反馈调节。此外利用Matlab/Simulink软件进行仿真,建立了电喷天然气发动机空燃比仿真模型。仿真结果表明,该控制方法在节气门及发动机转速突变的情况下,过渡时间较PID算法明显减小,控制精度亦有提高。     

大功率天然气燃料发动机空燃比控制方法

以某大功率天然气发动机为研究对象,基于GT-Power仿真软件研究稳态状况下不同参数对气体发动机空燃比控制的影响。提出了采用空燃比裕度表征气体发动机空燃比控制可靠性的方法,并基于节气门和废气旁通阀实现空燃比分段控制。研究结果显示:减小涡轮喷嘴环面积或者采用MMPC、双脉冲管系可以提高该气体发动机的空燃比裕度。此外仿真计算还表明:随着环境进气温度与空冷后进气温度的升高,气体发动机空燃比裕度下降。因此,为了满足气体发动机的环境适应性,空燃比裕度必须足够大。     

燃蒸联合循环单轴发电机布置的启发

从供应世界电力市场的GE公司、MITHUBISHI公司、SIEMENTS公司和ALSTON公司等最新燃-蒸联合循环发电机组发电机单轴布置的经验数据出发,对于一体化全电力推进船用联合动力装置做原动机模块的方案进行了初步的论证,探讨了基于联合动力装置的原动机模块的可行性,并给出了公布的两艘美国舰船和一艘英国航空母舰全电力推进方案的改进比较,得到了一些有意义的看法.综合各种情况,单一发电机比同功率的两台发电机在重量上节约了10%以上,所以这种方案使发电机的数目减少一半,占地面积减少10%以上,重量减轻,相关设备大为简化,同时提高了系统的可靠性和可维护性.     

基于床层下降的链条炉数值模型与计算

建立了考虑床层下降的链条锅炉二维稳态层燃数值模型,通过求解床层高度控制方程得到床层高度沿炉排前进方向变化的分布,利用动网格技术实现床层高度的下降。对比层燃模型和单元体炉实验结果,实验测得燃烧后床层高度为30 mm,改进后模型预测值为26.9 mm,表明改进后的模型可以更准确地预测床层高度、床层燃烧温度、气体产物分布,提高了层燃数值模型的计算精度。     

基于LS-SVM逆系统的汽油机瞬态空燃比复合控制研究

为实现瞬态空燃比有效控制,提出基于逆模型前馈控制附加无模型自适应反馈控制的复合控制策略。利用最小二乘支持向量机(LS-SVM)建立空燃比系统逆模型,对瞬态空燃比模型中的进气量进行动态前馈补偿,并结合无模型自适应(MFAC)通过修正喷油量对空燃比进行反馈控制,对系统扰动、误差等实现修正。利用瞬态工况试验数据进行仿真,并与台架试验实际数据进行了对比。结果表明,LS-SVM逆模能高精度地逼近空燃比瞬态过程,结合MFAC反馈控制提高了系统的鲁棒性和抗干扰能力。因此该复合控制策略可行,可用于发动机瞬态工况空燃比的精确控制。     

发动机精确空燃比控制方法的研究

提高电控汽油机的空燃比（α）控制精度,是改善发动机经济性、动力性和降低尾气排放的关键环节。通过对发动机稳态和过渡工况下出现空燃比控制偏差的机理进行了分析。实现了一种较为精确的空燃比控制方法。该方法根据所建立的发动机物理模型,利用宽域空燃比传感技术,通过调整喷油脉宽来反馈控制发动机的空燃比。     

柴_燃联合动力装置中S_S_S_离合器动态特性实验研究

对原有的柴－燃联合动力装置（CODOG）实验台进行了改进,在不同负荷,S．S．S离合器不同阻尼,不同切换转速差等因素对柴油机与燃气轮机切换过程中的动态性能影响进行了研究,得出了S.S.S．离合器位移曲线图以及一些有意义的结论。     

船用大型低速电控柴油机的容积法模型

广泛应用的容积法模型不能直接应用于电控柴油机的仿真.因此,通过改进容积法模型中关于工作过程模块的划分、燃烧放热规律参数和排气阀升程的计算,建立了船用大型低速电控柴油机的动态模型.该模型能够计算柴油机示功图和主要热工参数及其动态变化过程.以7RT-flex60C型电控柴油机为例进行了仿真,结果表明,模型能够较好的预测发动机的稳态性能,具有进行动态仿真的能力,并且计算速度可满足实时北仿真的要求.目前此模型已被应用于船舶动力装置的仿真系统中.     

补燃对常规联合循环中蒸汽动力装置效率的影响及补燃的简明经济评价准则

本文就不改变蒸汽热力参数，只改变新蒸汽温度及同时改变新蒸汽温度和压力三方面论述了补燃对常规联合循环中蒸汽动力装置热效率的影响；接着从系数定义出发推导出补燃的简明经济评价准则。     

基于模型汽油发动机的空燃比控制器仿真研究

针对四缸四冲程汽油发动机,建立了合理的发动机数学模型,并对模型发动机进行仿真标定实验,获得喷油MAP图。根据发动机运行特点及控制要求,在均值模型的基础上,建立了稳态部分负荷、瞬态、怠速三种主要运行工况下的控制器模型。并给出了以上模型在Matlab／Simulink环境下的结构框图和综合仿真过程。仿真结果表明：控制器能够判断不同工况,并自动切换到相应的控制模块,使空燃比达到预期要求,具有良好的控制性能,控制策略与控制算法可行,为电控系统的进一步研究奠定基础。     

基于模型汽油发动机的空燃比控制器仿真研究

针对四缸四冲程汽油发动机,建立了合理的发动机数学模型,并对模型发动机进行仿真标定实验,获得喷油MAP图。根据发动机运行特点及控制要求,在均值模型的基础上,建立了稳态部分负荷、瞬态、怠速三种主要运行工况下的控制器模型。并给出了以上模型在Mat-lab/Simulink环境下的结构框图和综合仿真过程。仿真结果表明:控制器能够判断不同工况,并自动切换到相应的控制模块,使空燃比达到预期要求,具有良好的控制性能,控制策略与控制算法可行,为电控系统的进一步研究奠定基础。     

燃氢发动机与汽油机的车用性能对比和分析

借助数学模型和数字仿真,对燃氢发动机的稳态特性和动态特性进行分析研究。研究表明,与汽油机相比,氢气机表现了卓越的稳态性能。氢燃料特有的高热值和良好的燃烧性能,使氢气机的过渡过程特性尤为优良。它适于车辆特别是战车的动力源。由汽油机改装为氢气机是方便的。